DE69835712T2

DE69835712T2 - Optische Abtastvorrichtung und Verfahren zum Montieren einer Objektivlinse einer optischen Abtastvorrichtung

Info

Publication number: DE69835712T2
Application number: DE69835712T
Authority: DE
Inventors: Kenji Shinagawa-ku Yamamoto; Isao Shinagawa-ku Ichimura; Fumisada Shinagawa-ku Maeda; Toshio Shinagawa-ku Watanabe; Akira Shinagawa-ku Suzuki; Kiyoshi Shinagawa-ku Ohsato
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2018-03-07
Also published as: CN1203414A; EP0863502B1; JP3608333B2; JPH10255303A; US6055113A; CN1126084C; EP0863502A2; KR100486134B1; EP0863502A3; KR19980079820A; DE69835712D1; ID20342A

Description

Diese Erfindung betrifft einen ein Zweilinsen-System umfassenden optischen Aufnehmer, welcher die Informationssignale von und auf einem optischen Aufnahmemedium, wie einer optischen Platte, magnetisch-optischen Platte oder einer optischen Karte, liest und schreibt, und ein Verfahren zum Montieren von Objektivlinsen wie ein Zweilinsen-System für den optischen Aufnehmer.
Stand der Technik
Bis zu heutigem Datum sind verschiedene optische Aufnahmemedien, wie optische Platte (disk), magnetisch-optische Platte (disk) oder optische Karten als Aufnahmemedien für Informationssignale vorgeschlagen worden. Der optische Aufnehmer zum Schreiben und Lesen der Informationssignale von und auf einem optischen Aufnahmemedium durch Ausstrahlen eines Lichtstrahls aus einer Quelle auf das optische Aufnahmemedium wurde ebenso vorgeschlagen.
Mit dem oben erwähnten optischen Aufnehmer kann das Linsen-Objektiv den Durchmesser des Spotflecks des Lichtstrahls, geworfen auf ein derartiges optisches Aufnahmemedium, durch Vergrößerung seiner numerischen Blendenöffnung (Apertur) (NA) reduzieren, und hierdurch die Dichte der auf das optische Aufnahmemedium eingeschriebener Informationssignale erhöhen.
Um die NA eines Linsen-Objektivs zu vergrößern wurde ein Zweilinsen-System 105, wie in 1 gezeigt vorgeschlagen, welches aus einer ersten Linse 102, über welche ein Lichtfluss 101 von der Blende 100 projiziert ist, und einer zweiten Linse 104 besteht, die den durch die erste Linse 102 projizierten Lichtfluss auf die Aufzeichnungsfläche 103a eines optischen Aufnahmemediums 103 projiziert. Ein solches Zweilinsen-System ist in der europäischen Patentanmeldung EP 0 840 156 beschrieben.
Um es spezifischer zu beschreiben, das oben beschriebene Zweilinsen-System 105 besteht aus einer ersten Linse 102, die eine erste Oberfläche 106 hat, durch welche der Lichtfluss aus der Quelle eintritt und eine zweite Oberfläche 107, die den durch die erste Oberfläche übermittelten Lichtfluss an die zweite Linse 104 sendet, und aus einer zweiten Linse 104, die eine dritte Oberfläche 108 aufweist, über welche der durch die zweite Oberfläche 107 der ersten Linse 102 eintreffende Lichtfluss transmittiert ist, und eine vierte Oberfläche 109, welche den von der dritten Oberfläche 108 transmittierten Lichtfluss auf das optische Aufnahmemedium 103, das gegenüber dazu positioniert ist, projiziert. Es ist möglich für das Zweilinsen-System 105 mit obiger Zusammensetzung ein NA-Wert von 0,8 oder mehr zu erhalten.
Um noch detaillierter zu sein, das Zweilinsen-System 105 ist derart aufgebaut, dass die erste Linse 102 eine höchstgeeignete Dicke, d.h. einen Abstand L₁ zwischen der ersten und zweiten Oberflächen 106 und 107 haben kann, und die zweite Linse 104 eine höchstgeeignete Dicke oder einen Abstand L₂ zwischen der dritten und vierten Oberflächen 108 und 109 haben kann. Die erste und zweite Linsen 102 und 104 sind nach Glasgussverfahren unter Nutzung einer Gießform hergestellt.
Das Zweilinsen-System 105 macht eine präzise Montage der beteiligten Linsen in Gegensatz zu einem Objektiv, welches eine Linse verwendet, oder eine akkurate Positionierung beispielsweise der ersten und der zweiten Linse erforderlich. Das ist deshalb so, weil die resultierende Aberration sonst einen zulässigen Toleranzbereich überschreiten würde.
Die oben beschriebene Positionierung ist beispielsweise so ausgeführt, dass zwei Oberflächen von erster, zweiter, dritter und vierter Oberflächen 106, 107, 108 und 109 ausgewählt werden. Mit dem konventionellen System ist die Positionierung beispielsweise so ausgeführt, dass ein Abstandstück für den Abstand L₃ zwischen der zweiten Oberfläche 107 der ersten Linse 102 und der dritten Oberfläche 108 der zweiten Linse 104 als eine Referenz benutzt wird, unabhängig davon wie groß der auf die Dicke der Linse zurückzuführender Fehler ist, und der resultierende Aufbau wird in einen optischen Aufnehmer installiert. US 4 953 959 offenbart einen Linsenhalter mit Referenzoberflächen für die ersten und zweiten Linsenkomponenten eines Linsen-Objektivs.
Um die Aberrationen des Zweilinsen-Systems 105 zu minimieren ist es erforderlich die Fehlertoleranzen der Dicke L₁ der ersten Linse 102, der Dicke L₂ der zweiten Linse 104, des Abstands L3 zwischen der ersten und zweiten Linse 102 und 104 innerhalb einiger Mikrometer einzuschränken.
Das Dokument US 4 953 959 offenbart ein Linsen-Objektiv für optische Platten, welches mit zumindest zwei Linsenkomponenten ausgestattet ist. Das Linsen-Objektiv umfasst eine asphärische Oberfläche, die eine Korrektur der Aberration ermöglicht, sogar wenn Linsenmaterialien mit relativ niedrigem Brechungsindex in Kombination mit einer Mehrzahl von Linsen benutzt werden.
Dennoch ist es schwierig mit den aktuellen technologischen Standards den Fehler der Dicke der ersten und zweiten Linse 102 und 104 innerhalb eines Bereichs von einigen Mikrometern oder weniger einzuschränken, weil die fragliche Dicke durch das Gewicht des für den Guss verwendeten Glases vorgegeben ist. Gewöhnlich weist die Dicke der durch Glasguss produzierten Linsen einen Fehler von +10 μm auf.
Wenn erste und zweite Linse 102 und 104 montiert sind, wobei deren Dicken einen Fehler im oben beschriebenen Wertebereich haben, unter Benutzung des Abstands L₃ zwischen der ersten und zweiten Oberfläche 107 und 108 als Referenz, kann die gesamte Länge des Zweilinsen-Systems 105 oder der Abstand zwischen der ersten und vierten Oberflächen 106 und 109 von der spezifizierten Länge infolge dieser Fehler abweichen. Wenn ein derartiges System ohne einer sorgfältigen Korrektur benutzt würde, könnte die Aberration des Zweilinsen-Systems die zulässigen Werte überschreiten.
Es ist hierbei Wert anzumerken, dass der Fehler der Positionierung der ersten und zweiten Linsen innerhalb einiger Mikrometer eingeschränkt werden kann.
Wenn die zweite Linse 104 eine Neigung θ und eine Verschiebung d gegenüber der ersten Linse 102, wie in 2A und 2B gezeigt aufweist, wird das Zweilinsen-System 105 infolge seiner großen Brechungsaktivität einen unakzeptabel großen Fehler entwickeln.
Obwohl es möglich sein könnte, dem Zweilinsen-System 105 eine spezielle dieses Problem behebende Vorrichtung hinzuzufügen, jedoch würde dies die Produktionskosten erhöhen.
Darstellung der Erfindung
Mit den oben beschriebenen Situationen als dem Hintergrund wurde diese Erfindung vorgeschlagen, die beabsichtigt, einen optischen Aufnehmer vorzusehen, in dem es möglich ist, die Aberration innerhalb eines zulässigen Spielraums einzugrenzen, ohne auf eine spezielle Vorrichtung zurück zu greifen, sogar dann, wenn Fehler in der Dicke des Zweilinsen-Systems produziert sind, und ein Verfahren zum Montieren von Linsen-Objektiven für einen derartigen optischen Aufnehmer anzugeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Montieren von Linsen-Objektiven für einen optischen Aufnehmer, um das obige Problem zu lösen, besteht aus der Montage des Zweilinsen-Systems in einer Weise, dass der Abstand zwischen erster und zweiter Linsenoberfläche einem Referenzwert entspricht.
Der so erhaltene optische Aufnehmer hat ein Linsenrohr, welches derart konstruiert ist einen Referenzwert zu haben, um einen Abstand zwischen einer Referenzoberfläche der ersten Oberfläche der Montageaufnahme und einer Referenzoberfläche der vierten Oberfläche der Montageaufnahme bereitzustellen. Folglich dient, mit diesem optischen Aufnehmer, der Abstand zwischen erster und vierter Oberfläche des Zweilinsensystems als der Referenzwert.
Ferner noch, besteht das Verfahren zum Montieren von Linsenobjektiven für einen optischen Aufnehmer nach vorliegender Erfindung aus einer derartigen Montage des Zweilinsensystems, dass der Abstand zwischen der zweiten und der vierten Linsenoberfläche mit dem Referenzwert in Beziehung steht.
Der so erhaltene Aufnehmer hat ein Linsenrohr, welches derart konstruiert ist einen Referenzwert zu haben, um einen Abstand zwischen einer Referenz(ober)fläche der Referenz-Montageaufnahme der zweiten Oberfläche und einer Referenz(ober)fläche der Referenz-Montageaufnahme der vierten Oberfläche bereitzustellen. Folglich dient, mit diesem optischen Aufnehmer, der Abstand zwischen erster und vierter Oberfläche des Zweilinsensystems als der Referenzwert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 gibt eine Frontansicht eines Zweilinsensystems wieder, um ein konventionelles Zweilinsensystem darzustellen.
2 gibt eine Frontansicht eines Zweilinsensystems wieder, in welcher die zweite Linse gegenüber der ersten Linse geneigt oder versetzt ist.
3 zeigt eine Kombination eines optischen Aufnehmers, der das erste Beispiel der vorliegenden Erfindung verwirklicht.
4 gibt eine Frontansicht eines Zweilinsensystems wieder, das in der optischen Aufnahme installiert ist, die das erste Beispiel der vorliegenden Erfindung verwirklicht.
5 gibt optische Charakteristiken des Zweilinsensystems inklusive der sphärischen Abberation, Astigmatismus und Verzerrung wieder.
6 gibt optische Charakteristiken oder die Koma in tangentialer und sagittaler Richtungen wieder, wenn der auftreffende Lichtstrahl einen Winkel von 0,000° hat, oder in Richtung der optischen Achse.
7 gibt optische Charakteristiken oder die Koma in tangentialer und sagittaler Richtungen wieder, wenn der auftreffende Lichtstrahl einen Winkel von 0,500° hat.
8 gibt eine Schnittansicht des Linsenrohrs wieder, welches das Zweilinsensystem beinhaltet.
9 gibt eine Frontansicht des Zweilinsensystems wieder, in welchem die zweite Linse einen Fehler von +10 μm in der Dicke aufweist.
10 gibt optische Charakteristiken wieder, welche die Aberration der Wellenfront anzeigen, wenn das Zweilinsensystem eine zweite Linse mit einem Fehler von +10 μm in der Dicke aufweist.
11 gibt eine Frontansicht eines als ein Vergleichsbeispiel dienenden Zweilinsensystems wieder, welches eine zweite Linse mit einem Fehler von +10 μm in der Dicke aufweist.
12 gibt optische Charakteristiken wieder, welche die Aberration der Wellenfront des verglichenen Zweilinsensystems anzeigen, welches eine zweite Linse mit einem Fehler von +10 μm in der Dicke aufweist.
13 gibt eine Frontansicht des Zweilinsensystems wieder, in welchem die zweite Linse einen Fehler von –10 μm in der Dicke aufweist.
14 gibt optische Charakteristiken wieder, welche die Aberration der Wellenfront des Zweilinsensystems anzeigen, welches eine zweite Linse mit einem Fehler von –10 μm in der Dicke aufweist.
15 gibt eine Frontansicht des vergleichenden Zweilinsensystems wieder, in welchem die zweite Linse einen Fehler von –10 μm in der Dicke aufweist.
16 gibt optische Charakteristiken wieder, welche die Aberration der Wellenfront des verglichenen Zweilinsensystems anzeigen, welches eine zweite Linse mit einem Fehler von +10 μm in der Dicke aufweist.
17 gibt optische Charakteristiken wieder, die den Zusammenhang zwischen den Fehlern in der Dicke der zweiten Linse und den RMS-Werten der Wellenfront-Aberration anzeigen.
18 gibt eine Frontansicht des Zweilinsensystems wieder, welches eine erste Linse mit einem Fehler von +10 μm in der Dicke aufweist.
19 gibt optische Charakteristiken wieder, welche die Aberration der Wellenfront anzeigen, wenn das Zweilinsensystem eine erste Linse mit einem Fehler von +10 μm in der Dicke aufweist.
20 gibt eine Frontansicht des vergleichenden Zweilinsensystems wieder, welches eine erste Linse mit einem Fehler von +10 μm in der Dicke aufweist.
21 gibt optische Charakteristiken wieder, welche die Aberration der Wellenfront des vergleichenden Zweilinsensystems anzeigen, welches eine erste Linse mit einem Fehler von +10 μm in der Dicke aufweist.
22 gibt optische Charakteristiken wieder, die den Zusammenhang zwischen den Fehlern in der Dicke der ersten Linse und den RMS-Werten der Wellenfront-Aberration anzeigen.
23 gibt eine Frontansicht des Zweilinsensystems wieder, in welchem beide, erste und zweite Linsen einen Fehler von +10 μm in der Dicke aufweisen.
24 gibt optische Charakteristiken wieder, welche die Aberration der Wellenfront des Zweilinsensystems anzeigen, in welchem die erste und zweite Linsen einen Fehler von +10 μm in der Dicke aufweisen.
25 zeigt eine Kombination eines optischen Aufnehmers, der das zweite Beispiel der vorliegenden Erfindung verwirklicht.
26 gibt eine Frontansicht eines Zweilinsensystems wieder, das in der optischen Aufnahme installiert ist, die das zweite Beispiel der vorliegenden Erfindung verwirklicht.
27 gibt eine Schnittansicht des Linsenrohrs wieder, welches das Zweilinsensystem beinhaltet.
28 gibt eine Frontansicht eines Zweilinsensystems wieder, das in dem optischen Aufnehmer installiert ist, der das zweite Beispiel der vorliegenden Erfindung verwirklicht, welches erste und zweite Linsen mit je einem Fehler von +10 μm in der Dicke aufweist.
29 gibt optische Charakteristiken wieder, welche die Aberration der Wellenfront des Zweilinsensystems anzeigen, das in dem optischen Aufnehmer installiert ist, der das zweite Beispiel der vorliegenden Erfindung verwirklicht, in welchem die erste und zweite Linsen je einen Fehler von +10 μm in der Dicke aufweisen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
Bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf eine Anzahl beigefügter Zeichnungen beschrieben.
Zunächst ist die erste Ausführung ein optischer Aufnehmer, welcher einen Laserstrahl eines Halbleiterlasers durch ein Zweilinsensystem, welches erste und zweite Linsen beinhaltet, auf die signal-aufzeichnende Oberfläche einer optischen Platte projiziert. In diesem optischen Aufnehmer verwirklicht das Zweilinsensystem insbesondere ein Linsenobjektiv.
Das Zweilinsensystem besteht, wie in 4 gezeigt, aus einer ersten Linse 13, welche eine erste Oberfläche 15 hat, durch die ein Laserstrahl eines Halbleiterlasers hindurch tritt, und eine zweite Oberfläche 16 hat, welche den von der ersten Oberfläche 15 transferierten Laserstrahl zu der zweiten Linse 14 schickt, und eine zweite Linse 14, welche eine dritte Oberfläche hat, durch welche der von der zweiten Oberfläche 16 gesendete Lichtfluss durchtritt, und eine vierte Oberfläche 18, welche den von der dritten Oberfläche 17 übermittelten Lichtfluss auf eine ihr gegenüber positionierte optische Platte (disk) richtet.
Das Zweilinsensystem 3 ist so in einem optischen Aufnehmer installiert, dass eine Beziehung bzw. Entsprechung zwischen dem Abstand zwischen der ersten und der vierten Oberfläche 15 und 18 und einem Referenzwert ermöglicht wird.
Die optische Platte hat, wie in 3 gezeigt, eine transparente Basisplatte 51a mit einer Dicke von 0,1 mm auf der Licht empfangenden Oberfläche. Zusätzlich hat die optische Platte 51 einen Glas-Substrat 51b von 1,2 mm Dicke, um die transparente Basisplatte 51a zu tragen. Ferner hat die optische Platte 51 eine Signalaufzeichnungsschicht 51c, die zwischen der transparenten Basisplatte 51a und dem Glas-Substrat 51b eingefügt ist, und ein Lichtstrahl von einem Halbleiterlaser 2 ist durch das Zweilinsensystem 3 auf die Signalaufzeichnungsschicht 51c projiziert.
Der optische Aufnehmer hat, wie in 3 gezeigt, einen Halbleiterlaser 2 für die Ausstrahlung eines Laserstrahls und das Zweilinsensystem 3, dessen optische Achse mit dem Halbleiterlaser 2, um den Laserstrahls auf die Aufzeichnungsoberfläche 51c der optischen Drehscheibe 51 zu konvertieren, ausgerichtet ist. Der optische Aufnehmer 1 ist ferner mit einem biaxialen Antreiber 4 ausgestattet, um das Zweilinsensystem 3 zu stützen.
Der optische Aufnehmer 1 ist ferner noch ausgestattet mit einer zwischen dem Halbleiterlaser 2 und dem Zweilinsensystem 3 so angeordneten Kollimatorlinse 5, dass die optische Achse passt, einem Beugungsgitter 6, einem polarisierten Strahlteiler 7 und einer λ/4-Wellenlängen-Platte 8, wenn in dieser Reihenfolge von dem Halbleiterlaser 2 aus aufgezählt.
Der optische Aufnehmer 1 ist ferner noch mit einer konvergierenden Linse 9, einer Multilinse 10 und einem Photodetektor 11 an einer Stelle ausgestattet, wo ein von der optischen Platte 51 kommender und von der reflektierenden Oberfläche 7a reflektierter Strahl des polarisierten Strahlteilers 7 auftrifft.
Der Halbleiterlaser 2 generiert einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 635 nm. Dieser Laserstrahl trifft an der Kollimatorlinse 5 auf.
Die Kollimatorlinse 5 wandelt den auftretenden Laserstrahl in einen parallelen Lichtfluss um und richtet ihn zum Beugungsgitter 6.
Das Beugungsgitter 6 ist eine Platte mit parallelen Oberflächen, die ein auf einer der Hauptoberflächen aufgebrachtes Beugungsgitter hat, und teilt den auftreffenden Lichtflüsss in zumindest drei Lichtflüsse einschließlich des Flusses 0-ter Ordnung und der ± Flüsse erster Ordnung. Die einzelnen durch das Beugungsgitter 6 produzierten Lichtflüsse werden als ein Hauptstrahl und Substrahlen entsprechend dienen, wenn ein Dreistrahlen-Verfahren praktiziert wird, ein Verfahren, mit dem unter Spurfehlern leidende Signale detektiert werden. Die als Resultat der Aufteilung durch das Beugungsgitter 6 produzierten Lichtflüsse treffen an dem polarisierten Strahlteiler 7 auf.
Der polarisierte Strahlteiler 7 hat eine reflektierende Oberfläche 7a, welche so gestaltet ist, dass ein Lichtfluss von dem Beugungsgitter 6 durchgelassen wird. Die reflektierende Oberfläche 7a hat, wie später beschrieben wird, eine optische Charakteristik zum Reflektieren eines Strahls, der von der optischen Platte 51 reflektiert worden ist. Daher passiert ein Lichtfluss von dem Beugungsgitter 6 ohne an der reflektierenden Oberfläche 7a des polarisierten Strahlteiler 7 reflektiert zu werden durch ihn hindurch zur λ/4-Wellenlänge-Platte 8.
Die λ/4-Wellenlängen-Platte 8 ist eine Platte mit annähernd parallelen Oberflächen, und erlaubt, einem Lichtfluss von dem polarisierten Strahlsplitter 7 hindurch zu passieren. Zusätzlich, wie später beschrieben wird, hat die λ/4-Wellenlängen-Platte 8 eine optische Charakteristik, den von der Aufzeichnungsoberfläche 51c der optischen Platte 51 reflektierten Strahl um 90 Grad zu polarisieren. Ein durch diese λ/4-Wellenlängen-Platte 8 durchgelassener Strahl trifft an dem Zweilinsensystem 3 auf.
Das Zweilinsensystem 3 ist aus einer ersten und einer zweiten Linse 13 und 14 zusammengesetzt, die asphärische Oberflächen mit einem definierten Abstand zwischen ihnen aufweisen, wie in 3 und 4 gezeigt.
Die erste Linse 13 hat eine erste Oberfläche 15 über welche ein Lichtfluss von der λ/4-Wellenlängen-Platte 8 eintritt, und eine zweite Oberfläche 16, welche den von der ersten Oberfläche 15 transferierten Lichtfluss nach außen richtet. Bei dieser ersten Linse 13 ist die erste Oberfläche 15 so gestaltet, dass ihre asphärische konvexe Oberfläche der λ/4-Wellenlängen-Platte 8 zugewandt ist, und eine flache Oberfläche 15a im Randbereich vorhanden ist. Die zweite Oberfläche 16 ist derart gestaltet, dass ihre asphärische konvexe Oberfläche in Richtung der Lichtausbreitung zeigt, und eine flache Oberfläche 16a im Randbereich vorhanden ist. Mit anderen Worten, die erste Linse 13 hat zwei asphärische Oberflächen, die in den Randbereichen in flache Oberflächen übergehen.
Die zweite Linse 14 hat eine dritte Oberfläche 17, über welche ein Lichtfluss von der zweiten Oberfläche 16 der ersten Linse 13 eintritt, und eine vierte Oberfläche 18, welche den von der ersten Oberfläche 15 transferierten Lichtfluss zur optischen Platte 51 leitet. Bei dieser zweiten Linse 14 ist die dritte Oberfläche 17 so gestaltet, dass ihre asphärische konvexe Oberfläche der ersten Linse 13 zugewandt und ihr gegenüber positioniert ist, und eine flache Oberfläche 17a im Randbereich vorhanden ist. Die vierte Oberfläche 18, wie oben beschrieben, ist eine gegenüber der optischen Platte 51 liegende Oberfläche, und ist flach ausgeführt.
Das Zweilinsensystem 3 ist so konstruiert, dass ein Referenzabstand L₁₄ zwischen der ersten Oberfläche 15 der ersten Linse 13 und der vierten Oberfläche 18 der zweiten Linse 14 gegeben ist, und die zweite Linse 14 getrennt von der ersten positioniert ist.
Hier sind die Konstruktionswerte der ersten und der zweiten Linse 13 und 14 in Tabellen 1 und 2 angegeben.
Tabelle 1
Tabelle 2
Wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt, ist eine optische Linse, die optische Charakteristiken mit einem Brechungsindex von 1,493009 und eine Abbe-Zahl von 86,1 hat als die erste Linse 13 ausgeführt. Eine optische Linse, die optische Charakteristiken mit einem Brechungsindex von 1,187007 und eine Abbe-Zahl von 61,3 hat, ist als die zweite Linse 14 ausgeführt. Um detaillierter zu sein, ein Linsenmaterial unter Bezeichnung „FCDI" (Handelsname) von der Hoya Co. kann für die erste Linse verwendet werden, während ein Linsenmaterial unter Bezeichnung „BACD5" (Handelsname) von der Hoya Co. für die zweite Linse verwendet werden kann.
Tabelle 1 gibt ebenso Daten bezüglich des Radius (RDY) und der Dicke (THI) der ersten, zweiten, dritten und vierten Oberfläche wieder.
K repräsentiert in der Tabelle 1 einen Konuskoeffizient. A, B, C, D, E und F repräsentieren jeweils die Nicht-Sphärizität-Koeffizienten der vierten, sechsten, achten, zehnten, zwölften und vierzehnten Ordnung.
Die Geometrie der ersten, zweiten, dritten und vierten Oberfläche kann abgeleitet werden indem die obigen Werte in die Nicht-Sphärizität-Gleichung (1) eingesetzt werden. X = (Y2/R)/(1 – (1 – (1 + K)(Y/R)2))1/2 + A × Y4 + B × Y6 + C × Y8 + D × Y10 + E × Y12 + F × Y14 (1)wobei X die Tiefe von dem Scheitel der Oberfläche repräsentiert, Y die Höhe von der optischen Achse repräsentiert, und R den Radius der Krümmung der proximalen Achse repräsentiert.
Tabelle 1 gibt ferner wieder, mit Bezug auf das transparente Substrat 51a, die Daten betreffend Radius der Krümmung und die Dicke der Oberfläche (CG oder abdeckendes Glas) über welche das Licht auftritt, die Signalaufzeichnungsoberfläche 51c und die Bildoberfläche (IMG). Wie in der Tabelle 2 gezeigt, sind der Durchmesser der Ausgangspupille (EPD) und die Wellenlänge (WL) des Laserstrahls 4,500 mm bzw. 635 nm.
Für die in der Tabelle 1 gelisteten Daten ist das Objekt (OBJ) in einem unendlichen Abstand positioniert, und der Rand der in 4 dargestellten Blende 22a (STO) ist einfach vor der ersten Oberfläche 15 positioniert.
Mit einem optischen System nach obiger Gestalt hat das Zweilinsensystem 3 eine numerische Apertur von 0,7 bis 0,95. Die dem Zweilinsensystem 3 eigenen Abberationen sind in 5–7 gezeigt.
Zunächst zeigen 5A bis 5C die sphärische Aberration, den Astigmatismus und die Verzerrung des Zweilinsensystems.
Die sphärische Aberration des Zweilinsensystems 3 ist klein und annähernd konstant ungeachtet der Höhe von der optischen Achse, an welcher die Messung ausgeführt ist, wie zu sehen in 5A.
Ferner, wie in 5B gezeigt, ist der Astigmatismus, oder der Unterschied der Brennweite zwischen der tangentialen und der sagittalen Richtungen klein, ungeachtet des Winkels, mit dem das eintreffende Licht auftrifft.
Ferner noch, mit Bezug zu den Verzerrungen des Zweilinsensystems 3, wie in 5C gezeigt, wurden keine Störungen, sogar wenn das eintreffende Licht mit einem Winkel auftrifft, der bis zu 0,50 Grad variiert, beobachtet.
Außerdem, mit Bezug zu Koma, wie in 6A und 6B gezeigt, sogar wenn die Höhe des eintreffenden Lichts variiert und der resultierende Fokus mit dem des eintreffenden Lichts verglichen wird, wobei die Höhe der optischen Achse 0,00 und der Auftreffwinkel 0 Grad ist, treten nur kleine Unterschiede in sowohl tangentialer als auch sagittaler Richtung auf.
Weiterhin, wie in 7A gezeigt, nimmt die Koma, festgestellt bei einem auftretenden Strahl mit der Höhe der optischen Achse von 1,00 und einem Winkel von 0,5 Grad zu, wenn die Höhe in tangentialer Richtung sich verändert. Koma, welche ein eintreffender Lichtstrahl mit der Höhe der optischen Achse von 1,00 und dem Auftreffwinkel von 0,5 Grad zeigt, ist nur unbedeutend, sogar wenn die Höhe sich in sagittaler Richtung verändert, wie in 7B gezeigt.
Das Zweilinsensystem 3, wie oben beschrieben, hat eine zweite Linse 14, die getrennt von der ersten Linse 13 positioniert ist, so dass der Abstand zwischen der ersten und vierten Oberflächen 15 und 18 eine konstante Länge L₁₄ annehmen kann. Daher kann man über das Zweilinsensystem aussagen, dass es sozusagen, eine weitere Brechungslinse (dritte Linse) bestehend aus Luft zwischen der ersten und der zweiten Linsen 13 und 14 beinhaltet.
Dementsprechend, wenn die erste Linse 13 oder die zweite Linse 14 einen Fehler in der Dicke aufweist, ist die dritte Linse zwangsweise mit dem gleichen absoluten Wert des Fehlers in der Dicke verändert.
Es sei vorausgesetzt, dass ein Fehler in der Dicke der ersten oder der zweiten Linse auftritt. Das veranlasst die entsprechende Linse zur Erzeugung einer Aberration. Ebenso veranlasst es die dritte Linse, gfs. eine Aberration von zu der durch die erste oder zweite Linse erzeugten entgegen gesetzter Polarität zu erzeugen.
Anders ausgedrückt, wird mit dem Zweilinsensystem 3, sogar wenn ein Fehler in der Dicke der ersten oder der zweiten Linse auftritt, dieser in dem gesamten System kompensiert, weil der gleiche Fehler mit entgegen gesetzter Polarität in der dritten Linse konkurrierend auftritt.
Entsprechend, solange das Zweilinsensystem 3 so montiert ist, dass der Abstand L₁₄ zwischen der ersten und vierten Oberflächen 15 und 18 auf einen Referenzwert wie grundsätzlich konstruiert, bezogen ist, können die durch Fehler in der Dicke verursachten Abberationen vermieden werden.
Als Resultat, sogar wenn das Zweilinsensystem 3 durch Glasgießen hergestellt ist, und unter einem Fehler in der Dicke wegen der Herstellgenauigkeit leidet, können durch diesen Fehler verursachte Abberationen vermieden werden.
Mit dem optischen Aufnehmer, wie in 8 gezeigt, ist das Zweilinsensystem 3 aus einer ersten und zweiten Linsen 13 und 14 kombiniert in dem Linsenrohr 21 platziert.
Das Linsenrohr 21 weist eine Linsenaufnahme 22 zum Halten der ersten Linse 13 und einen Linsenhalter 23 von zylindrischer Gestalt zum Aufnehmen der zweiten Linse 14 auf. Das Linsenrohr 21 weist eine erste und eine zweite Montage-Referenz(ober)fläche 23a und 23b in dem Linsenhalter 23 auf. Die erste und die zweite Montage-Referenz(ober)fläche 23a und 23b sind so gestaltet, dass deren Abstand mit einem Referenzwert in Beziehung steht und als Referenz dient, wenn die Positionierung der ersten und zweiten Linsen 13 und 14 ausgeführt wird.
Die Linsenaufnahme 22 des Linsenrohrs 21 hat eine zylindrische Form. Die Linsenaufnahme 22 hat eine Blende 22a zum Einstellen der Intensität des einfallenden Lichtflusses und eine Auflagefläche 22b zum Auflegen der ersten Oberfläche 15 der ersten Linse 13 an ihrer einen Seite. Die erste Linse 13 ist durch das Anlegen des Randbereichs 15a der ersten Oberfläche 15 an die Auflagefläche 22b stabilisiert. Die Linsenaufnahme stellt nämlich den an der durch die Auflagefläche 22b gehaltenen ersten Linse ankommenden Lichtfluss mit der Blende 22a ein.
Der Linsenhalter 23 des Linsenrohrs 21 hat an einem Ende eine erste Montage-Referenzoberfläche 23a, welche mit der Auflagefläche 22b der Linsenaufnahme 22 kontaktiert, und hat am anderen Ende eine zweite Montage-Referenzoberfläche 23b.
Ferner hat der Linsenhalter 23 an einem Ende ein erstes Lagersegment 23c, welches gestaltet ist, um die Randoberfläche 13a der ersten Linse 13 zu umgeben, und hat andererseits ein zweites Lagersegment 23d, welches gestaltet ist, die zweite Linse 14 aufzunehmen.
Die zweite Linse 14 ist in dem zweiten Lagersegment 23d in einer Weise gehalten, dass die vierte Oberfläche 18 mit der zweiten Montage-Referenzoberfläche 23b fluchtet. Die zweite Linse 14 ist mit der inneren Oberfläche des zweiten Lagersegments 23d mittels eines Klebers 24 fixiert.
Der Linsenhalter 23 hat eine erste Montage-Referenzoberfläche 23a, die mit der Auflagefläche 22b der Linsenaufnahme 22 kontaktiert. Der Linsenhalter 23 ist mit der Linsenaufnahme 22 mit Hilfe eines Klebers 25 verbunden.
Daher ist es mit dem Zweilinsensystem 3 so, dass die erste Oberfläche 15 mit der Auflagefläche 22b der Linsenaufnahme 22 fluchtet, und die vierte Oberfläche 18 mit der zweiten Montage-Referenzoberfläche 23b des Linsenhalters 23 fluchtet, und hierbei den Abstand L₁₄ zwischen der ersten und der vierten Oberflächen 15 und 17 in Übereinstimmung mit dem Referenzwert kommt.
Ferner, da das Zweilinsensystem 3 bezüglich des Linsenrohrs 21 fixiert ist, kann die Neigung und Versetzung der zentralen Achse der zweiten Linse 14 bezüglich der von der ersten Linse 13 verhindert werden.
Das Zweilinsensystem 3 ist, wie in 3 gezeigt, mit einem biaxialen Antreiber 4 (Aktuator) ausgestattet, der auf das Linsenrohr 21 wirkt.
Der biaxiale Antreiber 4 steuert aufgrund Fehlermeldungen vom Fokussieren und Spurverfolgen die Bewegung des Zweilinsensystems 3 in der fokussierenden und in der spurfolgenden Richtung.
Das vom biaxialen Antreiber 4 unterstützte Zweilinsensystem 3 projiziert bzw. konvergiert einen Lichtstrahl auf die Signalaufzeichnungsoberfläche 51c der optischen Platte 51. Der projizierte Strahl wird von der Signalaufzeichnungsoberfläche 51c reflektiert, um als ein reflektierter Strahl auf die vierte Oberfläche 18 des Zweilinsensystems 3 aufzutreffen.
Das Zweilinsensystem 3 transferiert den reflektierten Strahl, und richtet es zu der λ/4-Wellenlängen-Platte 8. Die λ/4-Wellenlängen-Platte 8 polarisiert den eintreffenden Strahl mit 90° und richtet ihn zu dem polarisierten Strahlteiler 7.
Der polarisierte Strahlteiler 7 reflektiert den reflektierten Strahl, welcher eine Polarisation durch Passieren der λ/4-Wellenlängen-Platte 8 erfahren hat, an der reflektierenden Oberfläche 7a. Der von der reflektierenden Oberfläche 7a reflektierte Lichtfluss ist zu der konvergierenden Linse 9 geleitet.
Die konvergierende Linse 9 konvergiert den reflektierten Strahl, der von der reflektierenden Oberfläche 7a des polarisierten Strahlteilers 7 reflektiert worden ist, und richtet ihn zu einer Multilinse 10.
Die Multilinse 10 ist aus einer zylindrischen Linse 10a und einer konkaven Linse zu einer Einheit kombiniert. Diese Multilinse 10, während sie für den eingehenden reflektierten Strahl Astigmatismus verursacht, konvergiert ihn auf einen Lichtdetektor 11.
Der Lichtdetektor 11 hat eine lichtempfindliche Oberfläche, die aus sechs Platten zusammengesetzt ist. Dieser Lichtdetektor 11 empfängt den von der Multilinse 10 konvergierten Lichtfluss, und generiert einen elektrischen Signal entsprechend der Intensität des Lichtflusses.
Der optische Aufnehmer 1 ermittelt anhand des elektrischen Signals von dem Lichtdetektor 11 mittels einer Fokussierungsfehlererfassungsschaltung, die anhand der Erfassung des Astigmatismus arbeitet, einen Fokussierungsfehlersignal, und einen Spurfehlersignal mittels einer Spurfehlererfassungsschaltung, die nach dem Dreistrahlen-Prinzip arbeitet. Dann führt der optische Aufnehmer 1 anhand der Fokussierungsfehler und Spurfehlersignalen eine Servoverarbeitung durch, die aus einer Justierung der Position des Zweilinsensystems 3 durch geeignete Aktivierung des biaxialen Antreibers 4 besteht. Zusätzlich schreibt und liest der optische Aufnehmer 1 Informationssignale auf und von der Signalaufzeichnungsoberfläche 51c der optischen Platte 51.
Aus dem oben beschriebenen ist es offensichtlich, dass der optische Aufnehmer 1, solange er mit einem Zweilinsensystem 3 mit einem Abstand L₁₄, der einem Referenzwert entspricht, zwischen der ersten und vierten Linsen 15 und 18 ausgestattet ist, frei von jeglichen Aberrationen sein kann, die durch Fehler in der Dicke der Linsen des Zweilinsensystems verursacht sind. Mit anderen Worten, solange die oben beschriebenen Anforderungen erfüllt sind, kann der optische Aufnehmer 1 weniger verschlechterte Informationssignale auf und von der Signalaufzeichnungsoberfläche 51c der optischen Platte 51 schreiben und lesen, sogar wenn es Fehler in der Dicke der Linsen, die das Zweilinsensystem 3 ausmachen, gibt.
In der folgenden Untersuchung wurden absichtlich Fehler in der Dicke der ersten Linse 13 oder der zweiten Linse 14 des Zweilinsensystems erzeugt und die resultierende Abberation der Wellenfront gemessen. Die Ergebnisse wurden mit denen eines konventionellen Zweilinsensystems verglichen, in welches die gleichen Fehler eingebracht worden sind.
Zunächst wurden bei den zu vergleichenden Zweilinsensystemen deren zweite Linse mit einem Fehler von +10 μm versehen, und die resultierenden Aberrationen der Wellenfront verglichen.
Die mit dem Zweilinsensystem 3 nach vorliegender Erfindung, die einen mit einem Referenzwert in Beziehung stehenden Abstand L₁₄ zwischen der ersten und vierten Oberflächen 15 und 18 aufweist, wie in 9 gezeigt, erzeugten Wellenfront-Aberrationen und deren RMS-Werte sind in 10 dargestellt. In 10 ist die Größe der Wellenfront-Aberrationen relativ auf eine Wellenlänge bezogen ausgedrückt. Der RMS-Wert der Wellenfront-Aberrationen war 0,017 rms, oder ein ausreichend tolerierbarer Wert.
Das Vergleichsbeispiel besteht aus, wie in 11 gezeigt, einem Zweilinsensystem 61, welches so gestaltet ist, dass der Abstand L₂₃ zwischen der zweiten und der dritten Oberfläche 65 und 66 konstant wird. Der Abstand zwischen der ersten und der vierten Oberfläche 64 und 67 dieses Vergleichsbeispiels war länger bei um 10 μm, als der entsprechende Abstand nach dieser Erfindung, oder L₁₄, gezeigt in 9. Die von dem Zweilinsensystem 61 des Vergleichsbeispiels erhaltenen Wellenfront-Aberrationen sind wie in 12 gezeigt und größer als die entsprechenden Ergebnisse nach vorliegender Erfindung, gezeigt in 10. Der von dem Vergleichsbeispiel erhaltene RMS-Wert war 0,064 rms oder nahe zum obersten tolerierbaren Limit.
Wie es aus dem oben beschriebenen offensichtlich geworden ist, wenn ein Fehler von +10 μm in der Dicke der zweiten Linse auftritt, wird ein Zweilinsensystem, bei dem der Abstand L₁₄ zwischen der ersten und vierten Linsen/Oberflächen mit einem Referenzwert in Beziehung steht, oder das Zweilinsensystem nach vorliegender Erfindung, geringere Wellenfront-Aberrationen aufweisen, als das entsprechende Zweilinsensystem ohne derartiger Einrichtung.
Als nächstes wurden die zu vergleichenden Zweilinsensysteme mit einer zweiten Linse ausgestattet, die einen Fehler von –10 μm hat, und die resultierenden Aberrationen der Wellenfront verglichen.
Die mit dem Zweilinsensystem 3 nach vorliegender Erfindung, die einen mit einem Referenzwert korrespondierenden Abstand L₁₄ zwischen der ersten und vierten Oberflächen 15 und 18 aufweist, wie in 13 gezeigt, erzeugten Wellenfront-Aberrationen und deren RMS-Werte sind in 14 dargestellt. In 10 ist die Größe der Wellenfront-Aberrationen relativ auf eine Wellenlänge bezogen ausgedrückt. Der RMS-Wert der Wellenfront-Aberrationen war 0,021 rms, oder ein ausreichend tolerierbarer Wert.
Das Vergleichsbeispiel besteht aus, wie in 15 gezeigt, einem Zweilinsensystem 61, welches so gestaltet ist, dass der Abstand L₂₃ zwischen der zweiten und der dritten Oberfläche 65 und 66 konstant wird. Der Abstand zwischen der ersten und der vierten Oberfläche 64 und 67 dieses Vergleichsbeispiels war kürzer um 10 mm (10 μm?), als der entsprechende Abstand nach dieser Erfindung oder L₁₄ gezeigt in 13. Die von dem Zweilinsensystem 61 des Vergleichsbeispiels erhaltenen Wellenfront-Aberrationen sind, wie in 16 gezeigt, und größer als die entsprechenden Ergebnisse nach vorliegender Erfindung, gezeigt in 14. Der von dem Vergleichsbeispiel erhaltene RMS-Wert war 0,064 rms oder nahe zum obersten tolerierbaren Limit.
Wie es aus dem oben beschriebenen offensichtlich geworden ist, wenn ein Fehler von –10 μm in der Dicke der zweiten Linse auftritt, wird ein Zweilinsensystem, bei dem der Abstand L₁₄ zwischen der ersten und vierten Oberflächen mit einem Referenzwert in Beziehung steht, oder das Zweilinsensystem nach vorliegender Erfindung, geringere Wellenfront-Aberrationen aufweisen, als das entsprechende Zweilinsensystem ohne derartiger Einrichtung.
17 zeigt RMS-Werte der Wellenfront-Aberrationen als Funktion der Fehler in der Dicke der zweiten Linse des Zweilinsensystems. Ausgefüllte Punktkreise (•) geben die Ergebnisse an, die von dem Zweilinsensystem 3 mit einem Abstand L₁₄ zwischen der ersten und der vierten Oberfläche 15 und 18, der mit einem Referenzwert in Beziehung steht, oder dem Zweilinsensystem nach vorliegender Erfindung erhalten wurden, während die leeren Punktkreise (o) Ergebnisse angeben, die von dem Zweilinsensystem 61 mit dem konstanten Abstand L₂₃ zwischen der zweiten und der dritten Oberfläche 65 und 66, oder dem Zweilinsensystem des Vergleichsbeispiels erhalten wurden.
Wenn die zweite Linse einen Fehler in der Dicke zwischen –20 μm und +20 μm hat, sind die resultierenden RMS-Werte der Wellenfront-Aberrationen offenbar kleiner für das Zweilinsensystem 3, bei dem der Abstand L₁₄ zwischen der ersten und der vierten Oberfläche 15 und 18 mit einem Referenzwert in Beziehung steht, oder dem Zweilinsensystem nach vorliegender Erfindung, als für das Vergleichs-Zweilinsensystem.
Als nächstes wurden die zu vergleichenden Zweilinsensysteme mit einer ersten Linse ausgestattet, die einen Fehler von +10 μm hat, und die resultierenden Aberrationen der Wellenfront verglichen.
Die mit dem Zweilinsensystem 3 nach vorliegender Erfindung, die einen mit einem Referenzwert in Beziehung stehenden Abstand L₁₄ zwischen der ersten und der vierten Oberfläche 15 und 18 aufweist, wie in 18 gezeigt, erzeugten Wellenfront-Aberrationen und deren RMS-Werte sind in 19 dargestellt. Der RMS-Wert der Wellenfront-Aberrationen war 0,017 rms, oder ein ausreichend tolerierbarer Wert.
Das Vergleichsbeispiel besteht aus, wie in 20 gezeigt, einem Zweilinsensystem 61, welches so gestaltet ist, dass der Abstand L₂₃ zwischen der zweiten und der dritten Oberfläche 65 und 66 konstant wird. Der Abstand zwischen der ersten und der vierten Oberfläche 64 und 67 dieses Vergleichsbeispiels war länger um 10 μm, als der entsprechende Abstand nach dieser Erfindung, oder L₁₄, gezeigt in 18. Die von dem Zweilinsensystem 61 des Vergleichsbeispiels erhaltenen Wellenfront-Aberrationen sind wie in 21 gezeigt und größer als die entsprechenden Ergebnisse nach vorliegender Erfindung, gezeigt in 19. Der von dem Vergleichsbeispiel erhaltene RMS-Wert war 0,023 rms.
Wie es aus dem oben beschriebenen offensichtlich geworden ist, wenn ein Fehler von +10 μm in der Dicke der ersten Linse auftritt, wird ein Zweilinsensystem, bei dem der Abstand L₁₄ zwischen der ersten und der vierten Oberfläche mit einem Referenzwert in Beziehung steht, oder das Zweilinsensystem nach vorliegender Erfindung, geringere Wellenfront-Aberrationen aufweisen, als das entsprechende Zweilinsensystem ohne derartiger Einrichtung.
22 zeigt RMS-Werte der Wellenfront-Aberrationen als Funktion der Fehler in der Dicke der ersten Linse des Zweilinsensystems. Ausgefüllte Punktkreise (•) geben die Ergebnisse an, die von dem Zweilinsensystem 3 mit einem Abstand L₁₄ zwischen der ersten und der vierten Oberfläche 15 und 18, der mit einem Referenzwert in Beziehung steht, oder dem Zweilinsensystem nach vorliegender Erfindung erhalten wurden, während die leeren Punktkreise (o) Ergebnisse angeben, die von dem Zweilinsensystem 61 mit dem konstanten Abstand L₂₃ zwischen der zweiten und der dritten Oberfläche 65 und 66, oder dem Zweilinsensystem des Vergleichsbeispiels erhalten wurden.
Wenn die erste Linse einen Fehler in der Dicke zwischen –30 μm und +30 μm hat, sind die resultierenden RMS-Werte der Wellenfront-Aberrationen kleiner für das Zweilinsensystem 3, bei dem der Abstand L₁₄ zwischen der ersten und der vierten Oberfläche 15 und 18 mit einem Referenzwert in Beziehung steht, oder dem Zweilinsensystem nach vorliegender Erfindung, als für das Vergleichs-Zweilinsensystem.
Mit dem Zweilinsensystem ist es möglich, für jede der Linsen 13 und 14, erste und zweite, einen Fehler in der Dicke von + 10 μm zu haben, wie in 23 gezeigt. Dennoch, solange der Abstand L₁₄ zwischen der ersten und der vierten Oberfläche 15 und 18 den Referenzwert beibehält, wird das resultierende Zweilinsensystem praktisch keine Wellenfront-Aberrationen ergeben, wie zu sehen in 24. Der RMS-Wert der Wellenfront-Aberrationen wird 0,013 rms sein, wie in 24 gezeigt, oder ein ausreichend tolerierbarer Wert.
Als nächstes wird die zweite Ausführung beschrieben. Die zweite Ausführung, wie die erste, ist ein optischer Aufnehmer, welcher einen Laserstrahl eines Halbleiterlasers durch ein aus einer ersten und einer zweiten Linsen bestehendes Zweilinsensystem auf die Signalaufzeichnungsoberfläche einer optischen Platte (disk) projiziert.
Das Zweilinsensystem besteht, wie in 26 gezeigt, aus: einer ersten Linse 13, welche eine erste Oberfläche 15 hat, durch die ein Laserstrahl eines Halbleiterlasers hindurch tritt und eine zweite Oberfläche 16 hat, welche den von der ersten Oberfläche 15 transferierten Laserstrahl zu der zweiten Linse 14 schickt; und eine zweite Linse 14, welche eine dritte Oberfläche hat, durch welche der von der zweiten Oberfläche 16 gesendete Lichtfluss durchtritt und eine vierte Oberfläche 18, welche den von der dritten Oberfläche 17 übermittelten Lichtfluss auf eine gegenüber positionierte optische Platte richtet.
Das Zweilinsensystem 30 ist so in einer optischen Aufnahme 29 installiert, dass eine Beziehung zwischen dem Abstand L₂₄ zwischen der ersten und der vierten Oberfläche 15 und 18 und einem Referenzwert ermöglicht wird.
Für den optischen Aufnehmer 29, der die zweite Ausführung repräsentiert, wurden die mit den des optischen Aufnehmers 1 der ersten Ausführung gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung weggelassen.
Der optische Aufnehmer 29 hat, wie in 25 gezeigt, einen Halbleiterlaser 2 für die Ausstrahlung eines Laserstrahls und das Zweilinsensystem 30, dessen optische Achse mit dem Halbleiterlaser 2 für die Projektion des Laserstrahls auf die Aufzeichnungsoberfläche 51c der optischen Platte 51 ausgerichtet ist. Der optische Aufnehmer 29 ist ferner mit einem biaxialen Antreiber 4 ausgestattet, um das Zweilinsensystem 30 zu stützen.
Der optische Aufnehmer 29 ist ferner noch ausgestattet mit einer zwischen dem Halbleiterlaser 2 und dem Zweilinsensystem 30 so angeordneten Kollimatorlinse 5, dass die optische Achse passt, einem Beugungsgitter 6, einem polarisierten Strahlteiler 7 und einer λ/4-Wellenlängen-Platte 8 in dieser Reihenfolge von dem Halbleiterlaser 2 aus aufgezählt.
Der optische Aufnehmer 29 ist ferner noch mit einer Projektionslinse 9, einer Multilinse 10 und einem Photodetektor 11 an einer Stelle ausgestattet, wo ein von der optischen Platte 51 kommender und von der reflektierenden Oberfläche 7a reflektierter Strahl des polarisierten Strahlteilers 7 auftrifft.
In dem oben beschriebenen Zweilinsensystem 30 sind die erste und die zweite Linse 13 und 14 in der gleichen Weise gestaltet, wie die entsprechenden Linsen in der oben beschriebenen ersten Ausführung.
Das Zweilinsensystem 30 ist so konstruiert, um die zweite Linse 14 getrennt von der ersten Linse 13 zu platzieren, um so viel, dass ein Referentwert-Abstand L₂₄ zwischen der zweiten und der vierten Oberfläche 16 und 18 gegeben ist. Über das Zweilinsensystem 30 kann man sagen, dass es sozusagen eine weitere Brechungslinse (dritte Linse) bestehend aus Luft zwischen der ersten und der zweiten Linse 13 und 14 hat. Da die zweite Linse 14 dem einfallenden Lichtfluss eine numerisch größere Apertur entgegensetzt, als die erste Linse 13, sind von der Wanddicke herrührenden Transformationen bei der zweiten Linse 14 geringer als bei der ersten Linse 13.
Entsprechend, wenn Fehler in der Dicke der zweiten Linse 14 genau korrigiert werden können, dann können die Aberrationen des betreffenden Linsensystems innerhalb eines ausreichenden Toleranzbands eingeschränkt werden.
Sogar wenn ein Fehler in der Dicke der zweiten Linse 30 auftritt, wird die oben beschriebene dritte Linse zwangsweise eine zusätzliche Dicke von gleichem absoluten Betrag des Fehlers erhalten.
Angenommen die zweite Linse 14 habe einen Fehler in der Dicke, welcher sie veranlasst eine Aberration zu entwickeln. Jedoch veranlasst dieser die dritte Linse, eine Aberration von einer der von zweiten Linse erzeugten entgegen gesetzten Polarität zu erzeugen, um diese zu kompensieren.
Anders ausgedrückt, mit dem Zweilinsensystem 30, sogar wenn ein Fehler in der Dicke der zweiten Linse 14 auftritt, ist dieser in dem gesamten System kompensiert, weil der gleiche Fehler mit der entgegen gesetzten Polarität in der dritten Linse konkurrierend auftritt.
Entsprechend, solange das Zweilinsensystem 30 so zusammengebaut ist, dass der Abstand L₂₄ zwischen der zweiten und der vierten Oberfläche 16 und 18 einem Referenzwert entspricht, können die durch Fehler in der Dicke verursachten Aberrationen vermieden werden.
Als Resultat, sogar wenn das Zweilinsensystem 30 durch Glasgießen hergestellt ist, und unter einem Fehler in der Dicke wegen der Herstellgenauigkeit leidet, können durch diesen Fehler verursachte Aberrationen vermieden werden.
Bei dem optischen Aufnehmer 1, wie in 27 gezeigt, ist das Zweilinsensystem 30 aus einer ersten und einer zweiten Linse 13 und 14 kombiniert, die in einem Linsenrohr 31 platziert sind.
Das Linsenrohr 31 weist eine Linsenaufnahme 32 zum Halten der ersten Linse 13 und einen Linsenhalter 33 zum Aufnehmen der zweiten Linse 14 auf. Das Linsenrohr 31 weist eine erste und eine zweite Montage-Referenzoberfläche 33a und 33b in dem Linsenhalter 33 auf. Die erste und die zweite Montage-Referenzoberfläche 33a und 33b sind so gestaltet, dass deren Abstand einem Referenzwert entspricht, und als Referenz dient, wenn die Positionierung der ersten und der zweiten Linse 13 und 14 ausgeführt wird.
Die Linsenaufnahme 32 des Linsenrohrs 31 weist eine zylindrische Form auf. Die Linsenaufnahme 32 hat eine Blende 32a zum Einstellen der Intensität des einfallenden Lichtflusses und eine Auflagefläche 32b zum Stützen der ersten Linse 13 mit ihrem einen Ende. Die erste Linse 13 ist durch das Anlegen des Randbereichs 15a der ersten Oberfläche 15 an die Auflagefläche 32b stabilisiert. Die Linsenaufnahme stellt nämlich den an der durch die Auflagefläche 32b gehaltenen ersten Linse ankommenden Lichtfluss mit der Blende 32a ein.
Der Linsenhalter 33 des Linsenrohrs 31 hat einen etwas größeren Innendurchmesser, als der Durchmesser der ersten Linse 13, und hat eine annähernd zylindrische Form.
Der Linsenhalter 33 hat an einem Ende eine erste Montage-Referenz(ober)fläche 33a, die mit der ersten Linse 13 fluchtet, und hat an dem anderen Ende eine zweite Montage-Referenz(ober)fläche 33b. Der Linsenhalter 33 hat zusätzlich einen Linsenhalter 32c, welcher einen Innendurchmesser annähernd gleich dem Außendurchmesser der zweiten Linse 14 hat.
Die zweite Linse 14 ist in dem zweiten Lagerabschnitt 33c in einer Weise gelagert, dass die vierte Oberfläche 18 mit der zweiten Montage-Referenzoberfläche 33b fluchtet. Die zweite Linse 14 ist zu der inneren Oberfläche des zweiten Halterungssegments 33d mit einem Kleber 34 fixiert.
Der Linsenhalter 33 hat eine erste Montage-Referenzoberfläche 33a, die mit dem Randbereich 16a der zweiten Oberfläche 16 der ersten Linse 13 in Kontakt gebracht ist. Die erste Linse 13 ist mit dem Linsenhalterungsabschnitt 32b mittels eines Klebers 35 verbunden.
Daher ist es mit dem Zweilinsensystem 30 so, dass die vierte Oberfläche 18 mit der zweiten Montage-Referenzoberfläche 33b fluchtet, und die erste Referenzoberfläche 33a des Linsenhalters 33 in Kontakt mit der zweiten Oberfläche 16 kommt. Diese Anordnung gewährleistet, dass der Abstand L₂₄ zwischen der zweiten und der vierten Oberfläche 16 und 18 einem Referenzwert entspricht.
Der optische Aufnehmer 29 kann, solange er mit einem Zweilinsensystem 3 mit einem Abstand L₂₄ zwischen der ersten und der vierten Linse 16 und 18, der einem Referenzwert entspricht ausgestattet ist, die Wellenfront-Aberrationen reduzieren. Mit anderen Worten, solange die oben beschriebenen Anforderungen erfüllt sind, kann der optische Aufnehmer 29 weniger verschlechterte Informationssignale auf und von der Signalaufzeichnungsoberfläche 51c der optischen Platte 51 schreiben und lesen, sogar wenn es Fehler in der Dicke der Linsen, die das Zweilinsensystem 30 ausmachen, gibt.
Bei dem Zweilinsensystem 30 durften erste und zweite Linse 13 und 14 mit einem Fehler in der Dicke von jeweils +10 μm haben, und die resultierenden Wellenfront-Aberrationen sind in 29 dargestellt. Die experimentellen Bedingungen waren wie in 28 dargestellt: die erste und die zweite Linse hatten jede einen Fehler von +10 μm in der Dicke. In diesem Fall, da der Abstand zwischen zweiter und vierter Oberfläche 16 und 18 einem Referenzwert entspricht, lieferte das resultierende Zweilinsensystem Wellenfront-Aberrationen, wie in 29 gezeigt. Der RMS-Wert der Wellenfront-Aberrationen war 0,048 rms oder ein ausreichend zulässiger Wert.
In der oben stehenden Beschreibung der optischen Aufnehmer nach erster und zweiter Ausführung war die erste Linse des Zweilinsensystems speziell einem eintreffenden Licht mit parallelen Lichtflüssen ausgesetzt, dennoch kann die obige Beschreibung für ein Zweilinsensystem gelten, dessen erste Linse einem Licht ausgesetzt ist, das von einer Quelle ausgestrahlt ist, die in endlicher Distanz ist.
Der optische Aufnehmer nach vorliegender Erfindung, ausgestattet mit dem Linsenrohr, in dem Referenz(ober)flächen zum Montieren der ersten und zweiten Linsenoberflächen des Zweilinsensystems vorhanden sind, um das Positionieren dieser Oberflächen mit dem einem Referenzwert entsprechenden Abstand zwischen ihnen zu ermöglichen, kann die Aberrationen innerhalb eines Toleranzbands ohne auf eine spezielle Vorrichtung zurück zu greifen, sogar wenn Fehler in der Dicke der Linsen des Zweilinsensystems sind, einschränken.
Ferner, der optische Aufnehmer nach vorliegender Erfindung, ausgestattet mit dem Linsenrohr, in dem Referenz(ober)flächen zum Montieren der ersten und zweiten Linsenoberflächen des Zweilinsensystems vorhanden sind, um das Positionieren dieser Oberflächen mit dem einem Referenzwert entsprechenden Abstand zwischen ihnen zu ermöglichen, kann die Aberrationen innerhalb eines Toleranzbands ohne auf eine spezielle Vorrichtung zurück zu greifen, sogar wenn Fehler in der Dicke der Linsen des Zweilinsensystems sind, einschränken.
Ferner noch, das Verfahren zum Montieren des Linsenobjektivs eines optischen Aufnehmers nach vorliegender Erfindung besteht aus dem Montieren des Zweilinsensystems in der Weise, dass die zweite und die vierte Oberfläche einen Abstand als Referenzwert aufweisen, wodurch die Aberrationen innerhalb eines Toleranzbandes eingeschränkt werden ohne Rückgriff auf eine spezielle Vorrichtung, sogar wenn Fehler in der Dicke der Linsen des Zweilinsensystems produziert sind.
Außerdem, besteht das Verfahren zum Montieren des Linsenobjektivs eines optischen Aufnehmers nach vorliegender Erfindung aus dem Montieren des Zweilinsensystems in der Weise, dass die zweite und die vierte Oberfläche einen Abstand als Referenzwert aufweisen, wodurch die Aberrationen innerhalb eines Toleranzbandes ohne Rückgriff auf eine spezielle Vorrichtung, sogar wenn Fehler in der Dicke der Linsen des Zweilinsensystems produziert sind, eingeschränkt werden.

Claims

Verfahren zur Montage eines Zweilinsen-Systems (3) für ein Linsen-Objektiv eines optischen Aufnehmers, wobei das Linsensystem wenigstens eine asphärische Oberfläche aufweist, und das Zweilinsen-System in einem Rohr (21) montiert ist, das eine erste und eine zweite Montage-Referenzfläche (23a, 23b; 33a, 33b) aufweist, die so ausgelegt sind, dass zwischen ihnen ein einem Referenzwert (L14; L24) gleichender Abstand besteht, wobei die erste und zweite Montage-Referenzflächen als Referenzen für die jeweilige Positionierung der ersten und zweiten Linse (13, 14) des Zweilinsen-Systems dienen, so dass der Referenzwert (L14; L24) dem Abstand zwischen der externen Oberfläche (18) der zweiten Linse (14) und dem flachen Teil (15a, 16a) einer von externer und interner Oberfläche (15; 16) der ersten Linse (13) des Zweilinsen-Systems entspricht.
Verfahren zur Montage eines Zweilinsen-Systems nach Anspruch 1, wobei erste und zweite Linse so positioniert sind, dass der Abstand zwischen einem flachen Teil (15a) der externen Oberfläche (15) der ersten Linse (13) und einem flachen Teil der externen Oberfläche (18) der zweiten Linse (14) in dem Zweilinsen-System (3) dem Referenzwert (L₁₄) entspricht.
Verfahren zur Montage eines Zweilinsen-Systems nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Linse so positioniert sind, dass der Abstand zwischen einem flachen Teil (16a) der externen Oberfläche (16) der ersten Linse (13) und einem flachen Teil der externen Oberfläche (18) der zweiten Linse (14) in dem Zweilinsen-System (3) dem Referenzwert (L₂₄) entspricht.
Optischer Aufnehmer mit einem Linsen-Objektiv, der durch das Verfahren zur Montage nach einem der Ansprüche 1 bis 3 erhältlich ist.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 4, wobei die externe Oberfläche (18) der zweiten Linse (14) so angeordnet ist, dass sie einem optischen Aufzeichnungsmedium zugewandt ist.